DE58103C

DE58103C - Wrapping type for dynamo machines

Info

Publication number: DE58103C
Application number: DENDAT58103D
Authority: DE
Original assignee: W. MEISSNER in Charlottenburg. Schillerstrafse 7 III
Anticipated expiration: 1910-02-26

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT. Υ®PATENT OFFICE. Υ®

Die nachstehend beschriebene Bewickelungsart verfolgt den Zweck, auch bei selbsterregenden Dynamomaschinen dieselbe Unverä'nderlichkeit der elektromotorischen Kraft zu ermöglichen, welche bisher als besondere Eigenschaft der magnetelektrischen und besonders erregten Maschinen galt. Zur Erreichung dieses Zweckes wird eine gemischte Bewickelung der Feldmagnete benutzt, welche im Gegensatz zu den bisher bekannten Verbundwickelungen einmal in ihren Abmessungen unabhängig ist von der besonderen Beschaffenheit und der Umlaufgeschwindigkeit des Ankers, also gleich wirksam für alle Anker bestimmten elektrischen Widerstandes und für jede Geschwindigkeit, und deren Wirksamkeit zweitens nicht bedingt ist durch einen möglichst geradlinigen Verlauf der Magnetisirungscurve.The type of wrapping described below has the purpose, even with self-exciting To enable dynamo machines to have the same immutability of the electromotive force, which was previously considered a special property of magneto-electric and specially excited machines. To achieve this For this purpose, a mixed winding of the field magnets is used, which in contrast to the previously known composite windings is independent of their dimensions the special nature and the speed of rotation of the armature, i.e. equally effective for all anchors with a certain electrical resistance and for each speed, and secondly, their effectiveness is not conditioned by the straightest possible course the magnetization curve.

Zur Erklärung der Wirkungsweise und zur Ermittelung der Wickelungsverhältnisse diene folgendes:To explain the mode of operation and to determine the winding ratios the following:

Die elektromotorische Kraft einer Dynamo-. maschine mit reiner-' Nebenschlufswickelung ist am gröfsten bei offenem Stromkreis und sinkt mit wachsendem Aufsenstrom ; die elektromotorische Kraft der Zweiwickelungsmaschine für gleich bleibende Polspannung ist am kleinsten bei offenem Stromkreis und steigt bei wachsendem Aufsenstrom. Die Wirkungsverschiedenheit wird durch die directe Wickelung erzeugt, welche bei der Gleichspannungsmaschine so bemessen ist, dafs sie, sobald Strom im Aufsenkreis fliefst,. die. elektromotorische Kraft nicht blos am Abfallen verhindert, sondern sogar zu immer höherem Ansteigen bringt, je stärker der Strom anwächst. Hieraus folgt unmittelbar, dafs,· wenn man die directe Wirkung weniger überwiegen läfst, als soeben beschrieben wurde, eine Abmessung für dieselbe möglich sein mufs, bei welcher die elektromotorische Kraft, sei es genau, sei es wenigstens angenähert, eben noch am Abfallen verhindert wird, ohne jedoch bei zunehmender Belastung der Maschine anzusteigen.The electromotive force of a dynamo. machine with pure 'secondary loop winding is greatest with an open circuit and sinks with increasing external currents; the electromotive The power of the two-winding machine for constant pole tension is the smallest with an open circuit and increases with increasing external current. The difference in effect is produced by the direct winding, which in the DC machine is so dimensioned that it as soon as Current flows in the outer circle. the. electromotive force does not merely prevent it from falling off, but even leads to an ever higher increase, the stronger the current increases. From this it follows immediately that if the direct effect is allowed to predominate less than has just been described, a dimension must be possible for the same in which the electromotive force, be it exactly, be it at least approximated, just still falling is prevented, but without increasing with increasing load on the machine.

Wäre aber dieses Ziel erreicht, dann miifste, da die elektromotorische Kraft bei unveränderter Geschwindigkeit nur von dem Magnetismus abhängig ist, auch der Magnetismus der Maschine vom Leerlauf bis zur Vollbelastung unverändert bleiben, was wiederum nur möglich ist, wenn die Summe der erregenden Amperewindüngen stets dieselbe bleibt. Mit anderen Worten: wenn bei Strom im Aufsenkreis die Stromstärke im Nebenschlufs abnimmt, so mufs die directe Wickelung stets so viel Amperewindungen hinzufügen, als dort verloren gehen, wozu natürlich eine ganz bestimmte Windungszahl der directen Wickelung erforderlich sein wird.But if this goal were achieved, then the electromotive force would have to remain unchanged Speed is only dependent on the magnetism, including the magnetism of the machine remain unchanged from idling to full load, which in turn is only possible is when the sum of the exciting ampere windings always remains the same. With others In other words: if with current in the outer circle the current strength in the bypass line decreases, so must the direct winding always add as many ampere turns as are lost there, for which, of course, a quite definite number of turns of the direct winding is required will.

Nun läfst sich, und zwar lediglich unter Benutzung des Ohm - Kirchhoff'sehen Gesetzes , die Abhängigkeit der Sumnie der Amperewindungen einer Zweiwickelungsmaschine vom äufseren Widerstand in eine Gleichung bringen, welche als Bedingungsgleichung für die Unveränderlichkeit jener ersten Gröfse, somit der elektromotorischen Kraft, dienen kann. In dieser Weise erhält man dann als Ergebnifs, dafs die Unveränderlichkeit der elektromotorischen Kraft einer Zweiwickelungsmaschine, von den Rückwirkungen des Ankerstromes u. dergl. abgesehen, in der That mathematisch genau erzielt werden kann, und zwar ergiebt sich für das hierzu erforder-. liehe Verhältnifs der Windungszahl it der directen Wickelung zur Windungszahl ν der Nebenschlufswickelung:Now, using only the Ohm-Kirchhoff's law, the dependence of the sum of the ampere-turns of a two-winding machine on the external resistance can be brought into an equation which can serve as a conditional equation for the immutability of that first quantity, i.e. the electromotive force . In this way the result obtained is that the immutability of the electromotive force of a two-winding machine, apart from the reactions of the armature current and the like, can in fact be achieved mathematically precisely, and indeed results from what is required for this. The ratio of the number of turns it of the direct winding to the number of turns ν of the secondary winding:

a) bei der Ausführungsform mit sogen, kurzem Nebenschlufs (parallel zum Anker):a) in the embodiment with a so-called, short sideline (parallel to the anchor):

d:v — A:(A + NJ;d: v - A: (A + NJ;

b) bei der Ausführungsform mit sogen, langem Nebenschlufs (parallel zum äufseren Stromkreis):b) in the embodiment with a so-called, long side loop (parallel to the outer one Circuit):

&:v = (A + D):N.&: v = (A + D): N.

Hierin sind die Widerstände des Ankers, der directen und der Nebenschlufswickelung durch die Buchstaben A, D, N bezeichnet.Here the resistances of the armature, the direct and the shunt winding are indicated by the letters A, D, N.

Endlich läfst sich mittelst genau desselben Rechnungsganges auch noch nachweisen, dafs auf die Unveränderlich keit der elektromotorichen Kraft bei obigem Regelungsverfahren auch irgend eine im Aufsenkreis wirksame elektromotorische Gegenkraft beliebiger Gröfse, selbst wenn sie die Stromrichtung ändert, ohne Einflufs ist. Man erhält nämlich, wenn man bei Ableitung der oben erwähnten Bestimmungsgleichung jene Gegenkraft berücksichtigt, sowie die Möglichkeit der Stromumkehr durch ein doppeltes Vorzeichen für den Aufsenstrom in Rechnung setzt, in jener Gleichung noch ein von der Gegenkraft abhängiges Glied, welches jedoch = ο .wird, sobald man dem Verhältnifs der Windungszahlen den unter a) bezw. b) ermittelten Werth giebt. Dafs auch die Stromumkehr nicht etwa die magnetische Polarität der Maschine ändert, gleichbleibende Drehrtchtung und Geschwindigkeit vorausgesetzt, erklärt sich aufserdem daraus, dafs jetzt .die auf den Nebenschlufs wirkende Spannung gröfser ist als die unveränderliche elektromotorische Kraft, so dafs der stärkere Nebenschlufsstrom die nun entgegengerichtete Wirkung der directen Wickelung ausgleicht, und jetzt der Unterschied der Amperewindungen beider Wickelungen den unveränderlichen Werth ihrer Gesammtwirkung hat. Natürlich giebt aber in diesem Fall die betreffende Maschine Arbeit an ihre Antriebswelle ab.Finally, by means of exactly the same billing process, it can also be proven that this is the case on the immutability of the electromotive force in the above control method also any electromotive counterforce of any magnitude effective in the outer circle, even if it changes the direction of the current, it has no influence. You get when you get when deriving the above-mentioned determining equation, that counterforce is taken into account, as well as the possibility of current reversal through a double sign for the outward current in In that equation, calculation sets another term dependent on the opposing force, which however = ο .will, as soon as the ratio of the number of turns under a) resp. b) determined value. The reversal of the current is not the same as the magnetic polarity of the machine changes, provided that the direction of rotation and speed remain the same, can also be explained by the fact that the tension now acting on the sideline is greater than the unchangeable electromotive force, so that the stronger bypass current compensates for the opposite effect of the direct winding, and now the difference in the ampere-turns of the two windings has the invariable value their overall effect. Of course, in this case there is the machine in question Work on their drive shaft.

Die geschilderte Bewickelungsart läfst sich in der Ausführung auch noch dahin abändern, dafs man die Windungszahl δ ganz beliebig wählt, nur gröfser als nach dem Obigen.erforderlich, und dafs man aufserdem zur directen Wickelung einen nicht magnetisch erregenden Nebenschlufs anordnet. Denn es kommt offenbar hinsichtlich der Wirkung der directen Wickelung nicht sowohl auf die Windungszahl an sich, als auf ihr Product in die durchfliefsende Stromstärke an. Wählt man also die Windungszahl η-mal so grofs, läfst aber nur den w-ten Theil des Stromes hindurchfliefsen, indem man einen entsprechenden Nebenschlufs anbringt, so wird der Betrag der Amperewindungen gegenüber der früheren Anordnung nicht geändert, welches auch immer die Belastung der Maschine sei.The described type of winding can also be modified in its execution so that one chooses the number of turns δ quite arbitrarily, only larger than required according to the above, and that one also arranges a non-magnetically exciting shunt for the direct winding. For with regard to the effect of the direct winding, it is evidently not a question of the number of turns per se or of their product in the current intensity flowing through them. If one chooses the number of turns η times as large, but only allows the wth part of the current to flow through it by adding a corresponding secondary loop, the amount of the ampere-turns is not changed compared to the previous arrangement, whatever the load on the machine may be.

Diese Abänderung nun ermöglicht nicht blos die dauernde oder vorübergehende Anwendung der beschriebenen Bewickelungsart auf eine beliebige Zweiwickelungsmaschine, z. B. auf eine Gleichspannungsmaschine, ohne dafs man deren Wickelung zu verändern brauchte, sondern sie gestattet auch eine genaue Regelung der wirksamen Windungszahl $ auf beliebige Bruchtheile, sofern man nun den Widerstandswerth des nicht erregenden Nebenschlusses veränderlich macht. Hierdurch zugleich gewährt endlich der letztere die Möglichkeit, die bei dem angedeuteten Rechnungsgange nicht mit zu berücksichtigenden verschiedenartigen Betriebseinflüsse (Rückwirkung des Ankerstromes, Erwärmung, Bürstenverstellung etc.) durch Nachhülfe während des Betriebes auszugleichen, ebenso wie ohne Anwendung des veränderlichen Nebenschlusses zu demselben Zwecke eine geringe Vergröfserung der Windungszahl # über den rechnungsmäfsigen Betrag hinaus wird eintreten können.This modification does not just allow the permanent or temporary use of the winding type described on any two-winding machine, e.g. B. on a DC machine without having to change its winding, but it also allows an exact regulation of the effective number of turns $ to any fraction, provided that the resistance value of the non-exciting shunt is made variable. In this way, at the same time, the latter finally grants the possibility of compensating for the various operational influences (reaction of the armature current, heating, brush adjustment, etc.) that are not to be taken into account in the indicated billing process by means of follow-up help during operation, as well as a small one without using the variable shunt for the same purpose An increase in the number of turns # beyond the calculated amount will be possible.

Uebrigens ist die Zunahme der Maschinenwiderstände durch Erwärmung bei der geschilderten Bewickelungsart nach Angabe des Erfinders ohne Einflufs, wenn sich sämmtliche Widerstände (A, D, N) in demselben Verhältnifs ändern, da die Wirkung der Schaltung nach den obigen Ermittelungen nicht von dem absoluten Betrag jener Widerstände, sondern nur von deren Verhältnifs zu einander abhängt.Incidentally, according to the inventor, the increase in machine resistances due to heating in the described type of winding has no influence if all resistances (A, D, N) change in the same ratio, since the effect of the circuit according to the above determinations does not depend on the absolute value of that Resistances, but only depends on their relationship to one another.

Claims

Patent claims: With dynamo machines for the purpose of maintaining the electromotive force of the same under all loads such as counter electromotive forces invariably:

1. The arrangement of a mixed winding of the field magnets, consisting of one sucked Secondary loop winding and one magnetizing in the same sense so-called direct winding, the number of turns of which corresponds to the number of turns of the Secondary loop winding behaves:

a) in the embodiment with a so-called, short sideline like the resistor of the armature to the sum of the resistances of the armature and the secondary loop winding,

b) in the embodiment with so-called, long secondary as the sum the resistance of the armature and the direct winding to the resistance of the shunt winding.

2. Instead of direct winding of the predetermined relative dimensions the use of a direct wrap of any size in conjunction with a non-exciting sideline to the same.